2018 Fiscal Year Annual Research Report
Use of layered crystal structures for the development of new magnetic-tunnel-junction materials
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16K04925
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
神島 謙二 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (20321747)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 磁気抵抗効果 / 六方晶フェライト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、磁気抵抗発現を狙い、磁気トンネル接合構造を結晶構造に内包する六方晶フェライトの作製を行ったものである。具体的には二価鉄を含有する六方晶フェライトを目標物とした。これはハーフメタル強磁性層/絶縁層/ハーフメタル強磁性層の積層構造を持ち、単位胞内にTMR素子と類似構造を持つため結晶構造由来の磁気抵抗が発現することが期待できる。
焼成時の雰囲気を調整することで、二価鉄を含んだ六方晶フェライトの作製を行った。
内圧0.5 Paとした石英管内に試料を封入し、焼成した。試料の同定を行ったところ、目標物の他にM型フェライトとチタン酸バリウムが生成した。封入時に、石英管と試料の反応を防ぐため、アルミナで試料を囲んでいる。仮焼成時に試料とアルミナが反応してM型フェライトとチタン酸バリウムが生成し、本焼成後も分解せずに残った事が原因と考えられる。
次に試料とアルミナの接触面積を減らすために、減圧炉を用いて、焼成時の雰囲気調整を行った。その結果、試料のごく表面でチタン酸バリウムが生成していたものの、内部では目標物の六方晶フェライトが生成し、M型フェライトの生成も抑制できた。
酸素分圧を制御するため、不活性ガス(N2、Ar)を導入して六方晶フェライトの作製を行った。その結果、試料表面でのチタン酸バリウムの生成を抑えつつ、二価鉄を含んだ六方晶フェライトの作製に成功した。
石英管封入した試料と、減圧炉で作製した六方晶フェライトにおいて、副生成物がある表面を研磨し、磁気抵抗測定を行った。磁気抵抗を観測したが、これは多結晶試料の粒界が絶縁障壁として作用した事による磁気抵抗であった。しかし、減圧炉で作製した試料の一つで粒界由来の磁気抵抗とは異なる磁気抵抗成分を持つ試料が確認できた。これは粒界が絶縁障壁として作用した磁気抵抗成分と、結晶構造由来の磁気抵抗成分が観測された可能性を示唆している。
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